JP2008069969A - デュオサーボドラムブレーキのための機械加工された鋳造アンカーの接触面への改良されたシュー - Google Patents

Abstract

【課題】安価で、機械加工容易なドラムブレーキを提供する。
【解決手段】ブレーキドラムは、鋳放し凹部を有するアンカー、および鋳放し凹部内に機械加工されたアンカーシートを有するスパイダーを有する。鋳放し凹部は、アンカーシートの機械加工中に切削ツールのシャフトのためのクリアランスを提供する。第１のブレーキシューおよび第２のブレーキシューは、アンカーによって旋回可能に支持されている。各ブレーキシューは、スパイダーに制動荷重を伝達するためにアンカーシートのうちの１つと連通して配置された凸状のウェブ部分を有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、一般に車両ドラムブレーキアセンブリおよびドラム・イン・ハットディスクブレーキアセンブリに関する。より詳細には、本開示は、アンカー接触面へのブレーキシューに関する。

自動車両はほぼすべて、車両を制御された方法で減速または停止させるためのブレーキ系統を備える。ブレーキ系統は、数多くのディスクブレーキアセンブリか、数多くのドラムブレーキアセンブリか、この２つのタイプの組み合わせを有しうる。車両のなかには、「ドラム・イン・ハット」ディスクブレーキアセンブリと呼ばれる、ディスクブレーキ部分とドラムブレーキ部分を有するブレーキアセンブリを備えるものがある。ブレーキアセンブリの多くは、液圧または空気圧によって駆動される。他のブレーキアセンブリまたはブレーキアセンブリの一部は、車両操縦者が手または足を用いて力を加える連結機構を使用することによって駆動されうる。

代表的なドラム・イン・ハットディスクブレーキアセンブリは、液圧駆動式のディスクサービスブレーキと、機械駆動式のドラム・イン・ハットパーキングブレーキを有する。ディスクサービスブレーキは、車両のホイールと共に回転するように固定されたロータを有する。ロータは、ディスクブレーキパッドによって摩擦により係合される一対の対向する面を有する。キャリパアセンブリが、ディスクブレーキパッドに力を加え、ディスクの制動面と係合させる。

ドラム・イン・ハットパーキングブレーキは、バッキングプレートに支持された一対の対向する弧状のブレーキシューを有する。シューは、ロータのハット部に形成された円筒形の制動面と選択的に係合可能である。手動式の作動機構がブレーキシューの一方または両方に力を加え、ブレーキシューがドラムに係合される。

特定のドラムブレーキは、ピン留めされたシューの設計を持ち、これは、バッキングプレートに固定された丸いポストを有する。シューのアンカー端は、丸いポストと係合する凹部を有する。他のブレーキアセンブリは、機械加工されたアンカー部分を有する鋳造ナックルまたはアダプタを有し、別個のスチールのポストを不要にしている。機械加工された鋳造体を有するブレーキ設計の中には、２つの丸いスチールポストの外面に似せた丸いアンカー端を有するものがある。各ブレーキシューは、アンカー支持体の凸形状と嵌合する凹部を有する端部を有する。しかし、この種のアンカー支持体の加工には、丸い外面がオフセットされた中心（offset center）を有するため、比較的高価なＣＮＣマシニングセンターを使用するか、または特別なカムフォロワを使用する必要がある。機械加工処理は、時間がかかり、高価である。

別のアンカー支持体の設計は、平面として形成されたブレーキシューに接触するアンカー接触面を有する。この設計は製造が比較的容易であるが、ブレーキシューをバッキングプレートにピン留めして、所定の軸を中心に回転させることができない。逆に、ブレーキシューは、バッキングプレート、更にはドラム回転軸に対して自由に移動できる。ブレーキシューが重力または道路負荷入力のため頻繁に移動し、ブレーキシューがドラム面に擦れるため、この種のシューアンカー設計を使用する多くの車両についてブレーキ抗力に注意が払われてきた。この状態は、車両走行距離を低下させ、パーキングブレーキシューライニングを早くに摩耗させ、パーキングブレーキ性能を低下させかねない。

他のブレーキ設計は、凹面を有する機械加工された鋳造アンカー支持体を組み込んでいる。凹状のアンカーシートは、ブレーキシューの凸状の丸いアンカー端に合うように機械加工される。この種のアンカー支持体は、比較的容易に機械加工でき、ＣＮＣマシニングセンターを必要としない。しかし、凹状のアンカーシートの深さは、カッターの形状によって限定される。詳しくは、カッターは、刃部と、刃部を支持するシャフトを有し、シャフトの直径は、通常は刃部の外径よりも小さい。シャフトが機械加工作業中にアンカー支持体の端部から離れた状態で留まらなければ、装置の故障が起こる可能性があるため、刃部の直径とシャフトの直径が、許容可能な最大切込深さを規定している。この機械加工の問題のために、アンカーシートが比較的浅くなる。アンカー支持体に設けたアンカーシートの凹みが不十分な場合、制動中にシューからアンカー支持体に伝達される力が、アンカースロットの端部に、望ましくない状態で集中しうる。高い応力がかかると、アンカーが変形や割れを起こし、破断する可能性もある。

ブレーキドラムは、鋳放し凹部を有するアンカー、および前記鋳放し凹部内に機械加工されたアンカーシートを有するスパイダーを有する。前記鋳放し凹部は、前記アンカーシートの機械加工中に切削ツールのシャフトのためのクリアランスを提供する。第１のブレーキシューおよび第２のブレーキシューは、前記アンカーによって旋回可能に支持されている。各ブレーキシューは、前記スパイダーに制動荷重を伝達するために前記アンカーシートのうちの１つと連通して配置された凸状のウェブ部分を有する。

更に別の利用可能な分野は、本明細書に提供された説明から明らかとなるであろう。この説明と具体例は、例示のみを目的としており、本教示の範囲を限定することを意図したものではないことを理解すべきである。

本明細書に記載した図面は、例示のみを目的としており、いかなる形であれ本教示の範囲を限定することを意図するものではない。

以下の説明は、性質上、例示のみを目的としており、本開示、用途または使用を限定することを意図するものではない。

図１，２は、参照符号１０で示すドラム・イン・ハットディスクブレーキアセンブリの一部を示す。ドラム・イン・ハットディスクブレーキアセンブリ１０（以下ブレーキアセンブリ１０と呼ぶ）は、液圧駆動式または空気圧駆動式のディスク面ブレーキ（図示せず）とドラム・イン・ハットパーキングブレーキを有する。説明と図示は、特定の車両ドラム・イン・ハットディスクブレーキアセンブリに関して行うが、本開示は、他のドラム・イン・ハットディスクブレーキアセンブリ、およびサービスブレーキの用途に関連する他のドラムブレーキアセンブリに関して使用することができることはいうまでもない。

図１，２は、スパイダー１２、バッキングプレート１４、第１のブレーキシューアセンブリ１６、第２のブレーキシューアセンブリ１８、連結アセンブリ２０、および調整アセンブリ２２を有するブレーキアセンブリ１０を示す。スパイダー１２は、車軸フランジまたはステアリングナックル（図示せず）などの、車両の回転不能な部品に固定されるように適合された一体成形の鋳造体として図示されている。スパイダー１２は、スパイダー１２を通る比較的大きな開口２４と、開口２４の周りの円周上に離間された複数の孔２６を有する。穴２４は、車軸の一部に案内するためにサイズおよび形状が定められており、車軸の別の部分が車両ホイール（図示せず）の方に延在できるようにしている。スパイダー１２を関連する車両部品に固定するために、締結具２８が孔２６内に配置される。

スパイダー１２は、外向きに延在している一対のイヤー３０とアンカー３２も有する。イヤー３０には、イヤー３０を通る穴３４が設けられている。ディスクブレーキキャリパーアセンブリ（図示せず）をスパイダー１２に取り付けるために、適切な締結具（図示せず）が穴３４に配置される。

アンカー３２は、スパイダー１２と共に一体的に鋳造され、スパイダー１２の残りの部分から、外向きの軸方向に突出して示されている。図３に最もはっきりと図示されているように、アンカー３２は、数多くの「鋳放し」面と、そこに機械加工された対向するシート４０，４０´の対を有する。図示したブレーキアセンブリでは、シート４０，４０´は、互いに実質的に同じである。したがって、同様の要素を指すのに同じ符号を使用する。シート４０は、一対の対向する側面４２，４４のほか、底面４６を有する。側面４２，４４は、互いに実質的に平行で、かつドラム回転軸４８に直交して延在する。底面４６は、実質的に弧状に成形され、側面４２，４４間を実質的に垂直に延在する。図３，４に図示した実施形態では、底面４６は、４９を中心とする弧として成形されている。

アンカー３２の鋳放し面は、内面５０、外面５２、および側壁５４，５６を有し、スパイダー１２に形成された実質的に平坦な面５８から軸方向に外側に延在する。アンカー３２は、平坦面５８に実質的に平行に延在する端面６０を有する。側壁５４，５６は、アンカー３２が、面５８に、端面６０よりも広い表面積で置かれるように、面５８から所定の角度で延在する。更に、内面５０と外面５２は実質的に弧状に成形されており、内面５０の弧長は、外面５２より短い。

スパイダー１２の鋳造工程中に凹部６２も形成される。凹部６２は、端面６０から内向きに軸方向に延在し、ランド６６で止まる弧状に成形されたスカロップ６４によって規定されている。スカロップ６４とランド６６は鋳放し面であり、スパイダー１２の仕上げ処理（機械加工を含む）と、ブレーキアセンブリ１０の使用にわたって、そのままの状態とされる。スカロップ６４は、図３に示す例示的なカッター７２のシャフト７０のためのクリアランスを提供するように成形される。カッター７２は、軸７６に沿って軸方向に移動され、シート４０を形成する刃部７４を有する。底面４６の湾曲形状は、刃部７４の外径に対応している。鋳造または鍛造工程の間に、アンカー３２を、凹部６２を設けて形成することによって、シート４０の機械加工が非常に簡略化される。より詳細には、カッター落としの間に、比較的少量の材料のみを除去するだけでよい。更に、１本の移動軸に沿ってカッター落としを実行するために必要なツール構成（tooling）は、複数の軸に沿ってカッターを移動させるように動作可能なコンピュータ数値制御機械と比べて、非常に単純であり、価格も低い。

スパイダー１２は、面５８から外側方向に軸方向に延在する複数のボス８０も有する。各ボス８０は、ボス８０を通る雌ねじ付きの孔８２を有する。ねじ付き締結具８４は、バッキングプレート１４に形成された穴８６を通り、ネジによって孔８２と係合して、バッキングプレート１４をスパイダー１２に取り付けている。バッキングプレート１４は、比較的大きな中央開口部９０を有する打抜板金構造として示されており、ホイール（図示せず）を支持するために、アクスルまたはステアリングナックルの外端部が開口部９０を通ることができるようにしている。

バッキングプレート１４は、第１の略スロット付き開口部９２、第２の略スロット付き開口部９４、および略スロット付き開口部９６も有する。第１のスロット付き開口部９２は、アンカー３２が通ることができるように成形かつ配置されている。第２のスロット付き開口部９４は、連結アセンブリ２０が通ることができるように、大きさを定められ、配置されている。第３のスロット付き開口部９６は、ブレーキアセンブリが組立てられた状態で、調整アセンブリ２２に接近して、パーキングブレーキを調整できるように、大きさを定められ、配置されている。更に、バッキングプレート１４は、複数のレストパッド１００と複数の開口部１０２も有する。開口部１０２は、ピン１０４を受け入れるように適合されている。ピン１０４は、開口１０２とバッキングプレート１４のほか、第１のブレーキシューアセンブリ１６および第２のブレーキシューアセンブリ１８をそれぞれ通る穴１０６、１０８を通る。ピン１０４は、バッキングプレート１４にブレーキシューアセンブリ１６，１８を固定するために、スプリングおよびクリップアセンブリ１１０に固定されるように成形された外端を有する。

第１のブレーキシューアセンブリ１６と第２のブレーキシューアセンブリ１８は、互いに実質的に同様である。したがって、同様の特徴を示すのに同じ符号を使用する。第１のブレーキシューアセンブリ１６と第２のブレーキアセンブリ１８は、半月形状の略平坦なスチールシートであるウェブ１２０，１２０´を有する。ウェブ１２０，１２０´の外側の湾曲面に、略弧状に成形されたテーブル１２２、１２２´が溶接等の工程によって固定されている。テーブル１２２，１２２´の外面１２６，１２６´に、ライニングブロック１２４，１２４´が固定されている。ライニングブロック１２４，１２４´は、粘着剤によって固着されるか、あるいはリベットまたはボルトなどの機械式締結具によって、テーブル１２２，１２２´に固定されている。テーブル１２２，１２２´のそれぞれは、複数のアプセット加工部分１２８，１２８´を有し、これらはテーブル１２２，１２２´の内側の端と外側の端のそれぞれに配置されている。テーブル１２２，１２２´の内側の端にあるアプセット加工部分は、バッキングプレート１４に形成されたパッド１００に沿ってスライドするように配置される。

ブレーキシューウェブ１２０，１２０´は、ドッグ１３２，１３２´が形成されている第１端部１３０，１３０´を有する。ドッグ１３２，１３２´は、調整アセンブリ２２の一部と嵌合するように、大きさを定められ、配置されている。第１のスプリング１３４は、第１のブレーキシューアセンブリ１６と第２のブレーキシューアセンブリ１８を、その後退位置の方に付勢するために、穴１３６，１３６´を通るフック１３５，１３５´を有する。スプリング１３４は、ブレーキアセンブリを調整された位置に保持するために、調整アセンブリ２２の歯付き部分１３８と係合する。ブレーキシューウェブ１２０，１２０´は、第２端１４０，１４０´を有する。第２端１４０，１４０´に、連結アセンブリ２０を受け入れるためのノッチ１４２，１４２´が形成されている。第２のリターンばね１４４は端１４５，１４５´を有し、これらは、ウェブ１２０，１２０´を通る穴１４６，１４６´を通る。第２のリターンばね１４４は、第１および第２のブレーキシューアセンブリ１６，１８のそれぞれに負荷を加え、ブレーキシューをその後退位置の方に引張っている。更に、ウェブ１２０，１２０´は、スパイダー１２のシート４０内に配置される出張り部１５０，１５０´を有する。出張り部１５０，１５０´の先端部に、凸状に成形された面１５２，１５２´が形成されている。ブレーキアセンブリ１０がトルクを伝達するように作動していないときは、凸面１５２，１５２´は、それぞれアンカー３２の底面４６，４６´と係合し、第１のブレーキシューアセンブリ１６と第２のブレーキシューアセンブリ１８をドラム（図示せず）に対して適切に配置させる。

連結アセンブリ２０は、第１および第２のブレーキシューアセンブリ１６，１８の第２端１４０，１４０´に力を加えるように動作可能なパーキングブレーキアクチュエータである。連結アセンブリ２０は、ピン１５８によってクロスバー１５６と回転自在に連結されているレバーアーム１５４を有する。レバーアーム１５４にインプット力を提供し、パーキングブレーキを作動させるために、ケーブルまたは別の連結装置（図示せず）が使用される。以下の説明は、図１に示すブレーキアセンブリ１０の外側の位置から見たときに、ドラムの時計回りの方向への回転中の制動動作に関する。動作時に、パーキングブレーキは、連結アセンブリ２０に力を加えることによって作動する。連結アセンブリ２０は、第１のブレーキシューアセンブリ１６の第２端１４０と第２のブレーキシューアセンブリ１８の第２端１４０´に力を加える。ドラムが回転し、ライニングブロック１２４´がドラムと係合すると、第２のブレーキシューアセンブリ１８は、ブレーキドラムと同じ方向に時計回りに回転する傾向がある。第２のブレーキシューアセンブリ１８の第１端部１３０´は、調整アセンブリ２２に負荷を加える。この負荷が、第１のブレーキシューアセンブリ１６の第１端部１３０に伝達される。第１のブレーキシューアセンブリ１６のライニングブロック１２４が、摩擦によりドラムと係合して、時計回り方向に回転する。ブレーキシューおよびデュオサーボ構成は自励的な性質を有するため、第１のブレーキシューアセンブリ１６の凸面１５２が、アンカー３２の底面４６と接触するように駆動される。この時、凸面１５２´は底面４６´と係合していないが、凸面１５２´がアンカー３２に比較的大きな負荷を伝達している。

アンカー３２は、カッター７２の比較的深い落としと、その結果得られる底面４６の弧長により、構造上の問題を引き起こすことなく、第１のブレーキシューアセンブリ１６からの負荷に反応する。より詳細には、制動中に、第１のブレーキシューアセンブリ１６の第２端１４０を通ってアンカー３２に作用する合力が、線“Ｒ”に沿って作用する。この力は、底面４６とアンカー３２の外面５２との交点によって定義される端部１６０から偏心した（offset）位置でアンカー３２に入る。この結果、構造的に堅固な設計が得られる。ドラムが逆方向、すなわち反時計回りの方向に回転する場合には、凸面１５２がアンカー３２から離れる一方で、凸面１５２´が駆動されて底面４６´と係合することを、当業者は理解できるであろう。

更に、前述の説明は、本発明の代表的な実施形態を開示および記載しているに過ぎない。このような説明から、および添付の図面、および特許請求の範囲から、添付の請求の範囲に記載した本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更、修正および変化を本発明に行うことができることを当業者は容易に認めるであろう。

本開示の原理によるドラム・イン・ハットディスクブレーキアセンブリの部分斜視図である。 図１に示したブレーキの分解斜視図である。 図１，２に図示したブレーキアセンブリのスパイダー部品と、例示的な切削ツールの一部の部分斜視図である。 スパイダーの一部の部分平面図である。 図１に示す５−５線におけるブレーキアセンブリの断面図である。

符号の説明

１２ スパイダー
１６，１８ ブレーキシュー
３２ アンカー
７２ カッター
１２０ ウェブ

Claims (20)

1. 鋳放し凹部を有するアンカー、および前記鋳放し凹部内に機械加工されたアンカーシートを有するスパイダーと、
   前記アンカーによって枢支された第１のブレーキシューおよび第２のブレーキシューとを備え、
   前記鋳放し凹部は、前記アンカーシートの機械加工中に切削ツールのシャフトのためのクリアランスを提供し、各ブレーキシューは、前記スパイダーに制動荷重を伝達するために前記アンカーシートのうちの１つと連通して配置された凸状のウェブ部分を有する、ドラムブレーキ。
2. 前記第１のブレーキシューおよび前記第２のブレーキシューのそれぞれは、調整機構と連結される端部を有し、前記調整機構は前記スパイダーに対して自由に移動できる、請求項１記載のドラムブレーキ。
3. 前記第１のブレーキシューおよび前記第２のブレーキシューのそれぞれは、作動機構と連結される対向する端部を有し、前記作動機構は、前記アンカーシートの位置から径方向に外に配置されている請求項２記載のドラムブレーキ。
4. 前記アンカーシートのそれぞれは、カッターを１本の軸に沿って軸方向に移動させることによって機械加工される請求項３記載のドラムブレーキ。
5. 各アンカーシートは、機械加工され、離間されて、実質的に平行であり、機械加工された弧状の底面によって相互に連結されている側面を有する請求項１記載のドラムブレーキ。
6. 前記第１のブレーキシューおよび前記第２のブレーキシューのそれぞれは実質的に平坦なウェブを有し、前記ウェブは、前記ブレーキシューが、前記スパイダーに対して内側または外側に移動するのを制限するため、前記側面間に配置される部分を有する請求項５記載のドラムブレーキ。
7. 前記第１のブレーキシューおよび前記第２のブレーキシューは自由に旋回することができ、前記スパイダーに対する移動が制限されている請求項１記載のドラムブレーキ。
8. 前記スパイダーに固定されたバッキングプレートを更に有し、前記バッキングプレートは、前記第１および第２のブレーキシューのそれぞれの端部を支持する隆起したパッドを有する請求項１記載のドラムブレーキ。
9. ディスクブレーキキャリパーを支持するように構成され、前記車両の回転不能な部品に取り付けられるように更に構成されたスパイダーと、
   それぞれが凸状の出張り部を有するウェブ部分を有する第１のブレーキシューおよび第２のブレーキシューとを有し、
   前記スパイダーは凹部を有するアンカーを有し、前記凹部は、前記アンカーへのアンカーシートの機械加工中に切削ツールのシャフトを受け入れるように配置され、前記凹部は、前記切削ツールが、前記凹部がない場合に可能なよりも大きな距離を入り込めるようにし、
   前記凸状の出張り部のうちの１つは前記アンカーシートと係合する車両用ブレーキアセンブリ。
10. 前記アンカーシートは、機械加工された弧状の底面によって相互に連結されている、機械加工され、離間されて、実質的に平行な側面を有する請求項９記載のブレーキアセンブリ。
11. 前記ウェブ部分のうちの１つは前記平行な側面の間に配置される請求項１０記載のブレーキアセンブリ。
12. 弧状の底面を有する別のアンカーシートを更に有し、前記弧状の底面は１２０°超の弧長を有する請求項１１記載のブレーキアセンブリ。
13. 前記アンカーシートは、１本の軸に沿って前記切削ツールを移動させることによって機械加工される請求項９記載のブレーキアセンブリ。
14. 前記第１のブレーキシューおよび前記第２のブレーキシューのそれぞれは、調整機構と連結される端部を有し、前記調整機構は、前記スパイダーに対して自由に移動できる請求項９記載のブレーキアセンブリ。
15. 前記第１のブレーキシューおよび前記第２のブレーキシューのそれぞれは、作動機構と連結される対向する端部を有し、前記作動機構は、前記アンカーシートの位置から径方向に外に配置されている請求項１４記載のブレーキアセンブリ。
16. スパイダー、第１のブレーキシューアセンブリおよび第２のブレーキシューアセンブリを有するブレーキアセンブリを製造する方法であって、
    切削ツールのシャフトのためのクリアランスを提供するために前記スパイダーに凹部を鋳造する工程と、
    前記切削ツールの前記シャフトが前記鋳造された凹部に入り込む位置まで、前記切削ツールを１本の軸に沿って軸方向に移動させることによって、前記凹部に近い位置でアンカーシートを機械加工する工程と、
    前記第１のブレーキシューアセンブリまたは前記第２のブレーキシューアセンブリのうちの１つの一部を、前記アンカーシートと係合させて配置する工程と、を有する方法。
17. 前記アンカーシートを機械加工する工程は、弧状の底面によって相互に連結された、実質的に平行であり、離間された、対向する側面を機械加工する工程を有する請求項１６記載の方法。
18. 前記第１のブレーキシューアセンブリおよび第２のブレーキシューアセンブリの間に、前記アンカーシートから径方向に外に作動機構を配置する工程を更に有する請求項１７記載の方法。
19. 前記底面を一定の半径を有する凹面として機械加工する工程を更に有する請求項１８記載の方法。
20. 前記スパイダーに別の凹部を鋳造する工程と、前記スパイダーのアンカーボスの反対側に、別のアンカーシートを前記凹部として機械加工する工程とを更に有する請求項１６記載の方法。

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